收扩喷口安装边的工艺改进

摘 要：某锥形安装边是发动机收扩喷口的主要承力部件，其铸造高温合金材料使零件加工性能较差，前后安装边的轴线偏置、薄壁，造成零件加工中定位装夹不稳定。现场加工存在加工质量不稳定，周期长，效率低的问题。本文从现场的实际问题出发，结合产品的设计结构特点，对零件的加工工艺重新进行规划设计，针对原零件工艺的弊端，制定改进措施，旨在能最大限度地提高安装边的制造水平。

关键词：安装边；薄壁；基准调整；工序合并；夹具

中图分类号：V228 文献标识码：A

0.引言

随着航空发动机设计性能的不断提高，发动机零件的设计结构和材料性能越来越趋于复杂和优质，这样给航空零件的质量和效率带来新的挑战，收扩喷口安装边是航空发动机的重要部件，复杂结构造成零件质量不稳定加工周期长，影响组件装配和加工质量和效率。由于单件加工的差异性，在排故中，新件与原台件的互换性差，调整和修配的周期加长。随着生产规模的扩大，解决此安装边质量和效率问题是非常必要的。

1.零件概述

1.1 零件结构

收扩喷口安装边为发动机收扩喷口的主要承力部件，该件为扇形锥环块结构，通过侧面的两两贴合装配形成一个锥台状环形零件。零件材料为铸造高温合金，规格约200×140×60mm，锥面壁厚为0.8mm。装配结构为向心侧面精密孔系两两贴合，通过精密长销、锁紧螺母等紧固连接，形成组合件。安装边前后方向上设计有外延的安装端面，后部连接喷口。

1.2 原加工路线及分析

1.2.1 加工流程

（前略）―去毛刺―钻工艺孔―去毛刺―粗磨右侧面―粗磨左侧面―去毛刺―铣镗右侧―铣镗左侧―磨右侧面―磨左侧面―去毛刺―铣右内侧45°面―铣右侧45°面―铣左内侧45°面―铣左侧45°面―去毛刺―铣右内侧槽―铣左内侧槽―去毛刺―洗涤―荧光检查―洗涤―最终检验

1.2.2 存在问题

（1）粗基准偏差大。

（2）定位基准的位置精度差。

（3）设计结构的偏置。

（4）工序分散加工误差较大。

上述问题导致零件加工质量不稳定，造成组件质量状态低下，存在组合后圆度状态差，影响发动机部件的一些性能指标。

2.改进措施制定和验证

2.1 确定改进方向和措施

对加工问题进行整理分类，从加工稳定性和集中性两方面入手，制定改进方案。

设计（铸件）基准部位偏差大，单件加工后状态差：依据互为基准原则，兼顾薄弱环节，转化毛料基准。

基准加工工序，两次加工，钻孔工序钻具及刀具状态不好，导致基准偏差较大：设计铣镗夹具，工序合并，一次装夹完成基准加工，保证基准一致性。

零件大小端不处于同一轴线位置，小端偏摆，侧面与孔的垂直度偏差，小端状态不稳定：合并磨侧面工序与铣镗两侧面，一次装夹加工；夹具设置适应性可调辅助支撑，增强系统刚性，避免加工让刀和定位不准。

内侧槽等部位加工分散，定位基准不统一：合并工序，与侧面/孔结构同一工序加工，重点是围绕同一定位基准加工多部位。

2.2 改进后的加工路线

（前略）―去毛刺―铣后端面及钻工艺孔―去毛刺―粗磨右侧面―粗磨左侧面―铣镗侧面孔及内测安装面―倒角去毛刺―洗涤―荧光检查―洗涤―最终检验。

2.3 改进方案具体实施

2.3.1 调整毛料粗基准

结合组件装配加工存在问题，按互为基准的原则，改内锥面三点定位为小端花边外侧两点和大端外圆两点定位。以最薄弱处为控制要点，控制工艺孔位置和组件小端花边壁厚尺寸。

2.3.2 定位基准一次装夹加工

按调整后的粗基准，大端轴向基准和工艺孔一同加工，精基准一致性好。

定位：通过夹具上的四处定位销限定回转和径向自由度，后安装边背面限制轴向。

压紧：爪形压紧头在零件的内锥面上压紧，压紧头的工作部位靠近对应的定位销，压紧部位不出现悬空点，防止加工变形让刀；零件两侧面大螺纹底孔位置设置轴向压紧压板，使零件轴向定位平面与夹具稳定贴合。

改进后工序：铣后端面及钻工艺孔。

加工内容：铣后端基准面、加工定位基准孔。

2.3.3 解决零件加工系统刚性差，加工偏摆，工序分散问题

合并铣加工，统一定位基准，一次装夹完成所有的加工内容。由于加工空间紧凑。除了必须定位压紧，还要考虑辅助支撑和走刀干涉问题。

以安装边后基准面和工艺孔为基准，压紧部位在后安装边背面。零件小端侧面和内锥面设计有辅助压紧和支撑。大端主定位基准安装好后，松开小端弹簧支撑，自适应调整支撑位置，锁紧；再压紧小端花边的辅助压板；紧固上侧面辅助支撑。上下、左右、前后均具有刚性支撑，工件系统的刚性增强。

改进后工序：铣镗侧面孔及内侧安装面。

加工内容：铣镗侧面、铣左/右内测槽、凸耳、内侧安装面。

3.验证效果

3.1 零件加工质量方面

通过对零件加工的改进调整，零件的加工状态得到显著改善。

基准孔孔距：由偏差0.4mm缩严至0.1mm。

定位面和侧面平面度：由≥0.05mm（不能着色）改善为0.02mm（着色面积90%以上）。

小端弦长：由偏差0.6mm缩严至0.2mm。

零件质量状态改善明显。

3.2 零件加工效率方面

（1）周转时间缩短：改进前加工工序为29道，改进后工序数量为17道，每批次加工节省周转时间为：（29-17）×15=180分钟。

（2）加工时间减少：改进前加工准备时间为250分钟，加工时间为395分钟，改进后加工准备时间为210分钟，加工时间为310分钟。

零件的加工效率显著提高。

参考文献

[1]刘友才，肖继德.机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，1997.

[2]《透平机械现代制造技术丛书》编委会.结构件制造技术[M].北京：科学出版社，2002.